ในวิชาเคมีการเชื่อมต่ออะตอมของธาตุชนิดเดียวกันเข้าด้วยกันเป็นชุด เรียกว่าโซ่[ ^{1 ] โซ่}หรือวงแหวนอาจเป็นแบบเปิดหากปลายทั้งสองข้างไม่ได้เชื่อมต่อกัน ( สารประกอบแบบโซ่เปิด ) หรือ แบบ ปิดหากปลายทั้งสองข้างเชื่อมต่อกันเป็นวงแหวน ( สารประกอบแบบวงแหวน ) คำว่า catenateและcatenationสะท้อนถึงรากศัพท์ภาษาละตินcatenaซึ่งหมายถึง "โซ่"

การเกิดสายโซ่เกิดขึ้นได้ง่ายที่สุดกับคาร์บอนซึ่งจะสร้างพันธะโควาเลนต์กับอะตอมคาร์บอนอื่นๆ เพื่อสร้างสายโซ่และโครงสร้างยาวๆ นี่คือเหตุผลที่ทำให้มีสารประกอบอินทรีย์จำนวนมากในธรรมชาติ คาร์บอนเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดในด้านคุณสมบัติการเกิดสายโซ่ โดยเคมีอินทรีย์โดยพื้นฐานแล้วคือการศึกษาโครงสร้างคาร์บอนที่เชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ (และเรียกว่าcatenae ) สายโซ่คาร์บอนในชีวเคมีจะรวมธาตุอื่นๆ หลายชนิด เช่นไฮโดรเจนออกซิเจนและโลหะชีวภาพเข้ากับโครงสร้างหลักของคาร์บอน

อย่างไรก็ตาม คาร์บอนไม่ใช่ธาตุเพียงชนิดเดียวที่สามารถสร้างสายโซ่ดังกล่าวได้ และยังมีธาตุหลักอื่นๆ อีกหลายชนิดที่สามารถสร้างสายโซ่ได้หลากหลายรูปแบบเช่นไฮโดรเจนโบรอนซิลิคอนฟอสฟอรัสซัลเฟอร์ และฮา โลเจน

ความสามารถของธาตุในการสร้างสายโซ่ขึ้น อยู่กับ พลังงานพันธะของธาตุกับตัวมันเองเป็นหลัก ซึ่งจะลดลงเมื่อมีออร์บิทัลที่กระจายตัวมากขึ้น (ออร์บิทัลที่มีเลขควอนตัมอะซิมาทัล สูงกว่า) ซ้อนทับกันเพื่อสร้างพันธะ ดังนั้น คาร์บอนซึ่งมีออร์บิทัล p ในเปลือก วาเลนซ์ ที่กระจายตัวน้อยที่สุด จึงสามารถสร้าง สายโซ่ของอะตอม ที่มีพันธะซิกมา pp ที่ยาวกว่าธาตุที่หนักกว่าซึ่งสร้างพันธะผ่านออร์บิทัลในเปลือกวาเลนซ์ที่สูงกว่า ความสามารถในการสร้างสายโซ่ยังได้รับอิทธิพลจากปัจจัยทาง ด้านโครงสร้างและอิเล็กทรอนิกส์หลายประการ รวมถึงค่าอิ เล็ก โทรเนกาติวิตีของธาตุนั้น ๆ ออ ร์บิทัลโมเลกุล n และความสามารถในการสร้างพันธะโคเวเลนต์ชนิดต่างๆ สำหรับคาร์บอน การซ้อนทับของพันธะซิกมาระหว่างอะตอมที่อยู่ติดกันนั้นแข็งแรงเพียงพอที่จะสร้างสายโซ่ที่เสถียรได้อย่างสมบูรณ์ สำหรับธาตุอื่นๆ นั้น เคยคิดว่าทำได้ยากมาก แม้จะมีหลักฐานมากมายที่แสดงให้เห็นตรงกันข้ามก็ตาม

ทฤษฎีโครงสร้างของน้ำเกี่ยวข้องกับเครือข่ายสามมิติของเตตระเฮดราและโซ่และวงแหวนที่เชื่อมโยงกันผ่านพันธะไฮโดรเจน^{[ 2 ]}

มีการรายงานเครือข่ายโพลีแคทเทเนตที่มีวงแหวนที่เกิดจากซีกทรงกลมที่ขึ้นรูปด้วยโลหะซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนในปี 2551 ^{[ 3 ]}

ในเคมีอินทรีย์พันธะไฮโดรเจนเป็นที่ทราบกันดีว่าช่วยอำนวยความสะดวกในการก่อตัวของโครงสร้างแบบโซ่ ตัวอย่างเช่นการบูร C ₁₀ H ₁₆ O แสดงให้เห็นพันธะไฮโดรเจนแบบลูกโซ่ระหว่างหมู่ไฮดรอกซิล ทำให้เกิดโซ่เกลียว^{[ 4 ]}กรดไอโซฟทาลิกผลึกC ₈ H ₆ O ₄สร้างขึ้นจากโมเลกุลที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน ก่อตัวเป็นโซ่ที่ไม่มีที่สิ้นสุด^{[ 5 ]}

ภายใต้สภาวะที่ไม่ปกติ คาดว่าโมเลกุลไฮโดรเจนแบบอนุกรม 1 มิติที่ถูกกักไว้ภายในนาโนทิวบ์คาร์บอน ผนังเดี่ยว จะกลายเป็นโลหะที่ความดันต่ำเพียง 163.5 GPa ซึ่งคิดเป็นประมาณ 40% ของ ~400 GPa ที่คิดว่าจำเป็นสำหรับการเปลี่ยนไฮโดรเจนธรรมดาให้เป็นโลหะ ซึ่งเป็นความดันที่ยากต่อการเข้าถึงในทางทดลอง^{[ 6 ]}

ซิลิคอนสามารถสร้างพันธะซิกมากับอะตอมซิลิคอนอื่นได้ (และไดซิเลนเป็นสารตั้งต้นของสารประกอบประเภทนี้) อย่างไรก็ตาม การเตรียมและแยก Si _n H _2n+2 (คล้ายกับไฮโดรคาร์บอน อัลเคนอิ่มตัว ) ที่มี n มากกว่าประมาณ 8 นั้นทำได้ยาก เนื่องจากความเสถียรทางความร้อนจะลดลงเมื่อจำนวนอะตอมซิลิคอนเพิ่มขึ้น ซิเลนที่มีมวลโมเลกุลสูงกว่าไดซิเลนจะสลายตัวเป็นพอลิเมอร์พอลิซิลิคอนไฮไดรด์และไฮโดรเจน^{[ 7 ] [ 8 ]}แต่ ด้วยคู่ของสารทดแทนอินทรีย์และอนินทรีย์ที่เหมาะสมแทนที่ไฮโดรเจนบนซิลิคอนแต่ละอะตอม ทำให้สามารถเตรียมพอลิซิเลน (บางครั้งเรียกผิดว่าพอลิซิเลน) ซึ่งเป็นอะนาล็อกของอัลเคนได้สารประกอบสายยาวเหล่านี้มีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่น่าประหลาดใจ เช่นการนำไฟฟ้า สูง ซึ่งเกิดจาก การกระจายตัวของอิเล็กตรอนในสายโซ่แบบซิกมา^{[ 9 ]}

แม้แต่พันธะไพซิลิคอน–ซิลิคอนก็เป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม พันธะเหล่านี้มีความเสถียรน้อยกว่าพันธะคาร์บอนอะนาล็อก ไดซิเลนและซิเลนที่ยาวกว่านั้นมีปฏิกิริยาค่อนข้างมากเมื่อเทียบกับแอลเคนไดซิเลนและไดซิลีนค่อนข้างหายาก ต่างจากแอลคีนและแอลไคน์ตัวอย่างของไดซิลีนซึ่งเคยคิดว่าไม่เสถียรเกินกว่าจะแยกได้^{[ 10 ]}ได้รับการรายงานในปี 2547 ^{[ 11 ]}

ในไอออนโดเดคาโบเรต(12) อะตอม โบรอน สิบสอง อะตอมจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์เพื่อสร้างโครงสร้างไอโคซาเฮดรัล นอกจากนี้ยังมีการศึกษาโมทีฟที่คล้ายคลึงกันอื่นๆ อีกมากมาย เช่นโบเรน คาร์โบเรนและโลหะไดคาร์โบไลด์^{[ 12 ]}

ไนโตรเจนนั้นแตกต่างจากคาร์บอนซึ่งเป็นธาตุข้างเคียงตรงที่มีโอกาสน้อยมากที่จะเกิดเป็นสายโซ่ที่เสถียรที่อุณหภูมิห้อง แต่ก็มีสายโซ่ไนโตรเจนอยู่บ้าง เช่น ในไนโตรเจนแข็งไตรอะเซนไอออนอะไซด์และไตรอะโซล [ ^{13 ] [ 14 ] มี} การสังเคราะห์ อนุกรมที่ยาวกว่าที่มีอะตอมไนโตรเจนแปดอะตอมขึ้นไป เช่น1,1'-อะโซบิส-1,2,3-ไตรอะโซลสารประกอบเหล่านี้มีศักยภาพในการใช้งานเป็นวิธีที่สะดวกในการเก็บพลังงานปริมาณมาก^{[ 15 ]}

โซ่ ฟอสฟอรัส (ที่มีสารทดแทนอินทรีย์) ได้รับการเตรียมแล้ว แม้ว่าโซ่เหล่านี้มักจะค่อนข้างเปราะบางก็ตามวงแหวนหรือคลัสเตอร์ ขนาดเล็ก พบได้ทั่วไปมากกว่า^{[ 16 ]}

_{คุณสมบัติ}ทางเคมีที่หลากหลายของกำมะถันธาตุส่วนใหญ่เกิดจากการเกิดสายโซ่ ในสภาวะปกติ กำมะถันมีอยู่ในรูปโมเลกุลS8 เมื่อได้รับความร้อน วงแหวนเหล่านี้จะเปิดออกและเชื่อมต่อกัน ทำให้เกิดสายโซ่ที่ยาวขึ้นเรื่อยๆ ดังที่เห็นได้จากการเพิ่มขึ้นของ ความหนืด เมื่อสายโซ่ยาวขึ้น นอกจากนี้ ยัง เป็นที่รู้จักกันดี ใน เรื่องโพลีแคตไอออนของกำมะถัน โพลีแอนไอออนของกำมะถัน ( โพลีซัลไฟด์ ) และออกไซด์ของกำมะถันที่มีโมเลกุลเล็กกว่า^{[ 17 ]}ยิ่งไปกว่านั้นซีลีเนียมและเทลลูเรียมยังแสดงรูปแบบโครงสร้างที่แตกต่างกันออกไป อีกด้วย

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการรายงานเกี่ยวกับพันธะคู่และพันธะสามหลากหลายชนิดระหว่างธาตุกึ่งโลหะ รวมถึงซิลิคอนเจอร์มาเนียมอาร์เซนิกและบิสมัทความสามารถของธาตุหมู่หลักบางชนิดในการสร้างพันธะต่อเนื่องกำลังเป็นหัวข้อการวิจัยในพอลิเมอร์อนินทรีย์ ในปัจจุบัน

ยกเว้นฟลูออรีนที่สามารถสร้างโพลีฟลูออไรด์ที่ไม่เสถียรได้^{[ 18 ]}ที่อุณหภูมิต่ำเท่านั้น แฮโลเจนที่เสถียรอื่นๆ ทั้งหมด (Cl, Br, I) สามารถสร้างไอโซโพลีแฮโลเจนแอนไอออน หลายชนิด ที่เสถียรที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดคือไตรไอโอไดด์ในแอนไอออนเหล่านี้ทั้งหมด อะตอมของแฮโลเจนของธาตุเดียวกันจะเชื่อมต่อกัน

ลองค้นหาคำว่า catenation  หรือcatenateใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี

• โซ่กระดูกสันหลัง
• พอลิเมอไรเซชันแบบการเติบโตของลูกโซ่
• โมเลกุลขนาดใหญ่
• ความหอม
• ไอออนโพลีฮาโลเจน
• โพลีซัลไฟด์
• ซูเปอร์อะตอม
• พอลิเมอร์อนินทรีย์
• การประกอบด้วยตนเอง